БАК пережил столкновение протонов и готовится к новым экспериментам

Как мы уже рассказывали, 20 ноября впервые после 14-ти месяцев ремонта и модернизации Большого адронного коллайдера (БАК), специалисты Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН, от англ. CERN) пустили пучок протонов по большому 27-километровому кольцу в одном направлении. Этот пучок был погашен и 21 ноября был запущен пучок в противоположном направлении. Эксперимент, по сообщению представителей ЦЕРН, прошел в штатном режиме. После несколько миллионов тестовых витков в каждом из направлений коллайдер был запущен на разгон пучков в противоположных направлениях одновременно. Все четыре детектора, установленных на БАК, успешно регистрируют поток протонов.

Схема расположения детекторов Большого адронного коллайдера. (Иллюстрация ЦЕРН.)

Сначала инженеры ЦЕРН «скрестили» пучки в точках 1 и 5 (см. рис ниже), в которых смонтированы детекторы ATLAS и CMS; через некоторое время эту операцию — при несколько измененных параметрах пучков — повторили для точек 2 и 8 (детекторов ALICE и LHCb). Первое столкновение было зафиксировано 23 ноября в 14:22 по центральноевропейскому времени.

Следы столкновения протонов с энергиями 450 ГэВ, зафиксированные детектором ATLAS. (Иллюстрация ЦЕРН.)

Сейчас БАК разгоняет протоны до энергий порядка 450 ГэВ (без использования ускорителей-магнитов большого радиуса, ибо до такой энергии разгоняет протоны предыдущая ступень — протонный синхротрон). Следующими этапами работы ЦЕРН будут проведение экспериментов по столкновению протонов с энергией 450 ГэВ и пробное повышение энергии до 1.1 ТэВ, это должно произойти в середине декабря. Повышение энергии до 3.5 ТэВ в 2009 году производиться не будет, с целью максимально обезопасить процесс запуска коллайдера. Ну а около 17 числа декабря месяца коллайдер будет остановлен на рождественские каникулы.

В 2010 году планируется запустить коллайдер 7 января, и после подготовительных работ, и проверок, вывести его на мощность в 3.5 ТэВ. После чего запланировано 3 месяца экспериментов с протонами с энергией 3.5 ТэВ (февраль-май), вывод на энергию 4-5 ТэВ и 5 месяцев экспериментов на этом уровне (июнь-октябрь). В конце года будет выключен протонный пучок, произойдет настройка работы с пучками ионов свинца и месяц работы в режиме ион-ионных столкновений (ноябрь-декабрь).

Именно начиная с 3.5 ТэВ (при соударении двух протонов с такой энергией получается общая энергия взаимодействия 7 ТэВ) учёные ожидают самых «вкусных» результатов проводимого эксперимента. А именно — рассчитывают найти новые частицы участвующие в сильном взаимодействии (в том числе и бозон Хиггса). Ожидается, что первые данные, которые будут накоплены детекторами, будут обработаны не ранее середины 2010 года. Так что с открытиями новых частиц, которые нужно будет еще повторять и кропотливо проверять, придётся ждать ещё довольно долго.

Одна из проблем, которая существует сейчас и которую необходимо будет решить специалистам ЦЕРН — это время жизни одного протонного пучка. Сейчас оно составляет порядка 30 минут. Для осуществления экспериментов на максимальных энергиях 7 ТэВ необходимо довести его примерно до 10-12 часов.

Но есть и приятная новость. Система обнаружения и предотвращения отклонений пучков частиц QPS (Quench Protection System), на монтаж которой и было потрачено 14 месяцев с последней аварии в сентябре 2008 года, успешно работает. Во время тестового запуска пучок протонов коснулся одного из магнитов. QPS сразу же штатно отключила его электропитание и вывела из сверхпроводящего состояния, чтобы исключить поломку. Подобный инцидент задержал плановые работы приблизительно на полчаса. Однако он показал, что система безопасности теперь более совершенна, и она не допустит выведения из строя магнитов, как это было сентябре 2008. Напомним, что следствием этой аварии был выход из строя одного из магнитов и тонны жидкого гелия вылились в кольцевой тоннель.

По материалам Хабрахабр и www.computerra.ru